Ответы на вопросы к коллоквиум № 4 - 2005 год / Вопрос 13

13. Физические поля организма человека: спектр теплового излучения организма. Поток теплового излучения в ИК и радио диапазонах. Использование теплового излучения организма для диагностики заболеваний.

ИК-излучение. Частота - 10¹⁴. Длина волны - 3-10 мкм. Наиболее яркую информацию о распределении температуры поверхности тела человека и ее изменениях во времени дает метод динамического инфракрасного тепловидения. Тепловизор состоит из сканера, измеряющего тепловое излучение в диапазоне длин волн от 3 до 10 мкм, устройства для сбора дан­ных и ЭВМ для обработки изображения. Простейшие скане­ры собраны по следующей схеме: тепловое излучение от разных участков тела последовательно, с помощью колеблющихся зер­кал, проецируют на один приемник инфракрасного излучения, охлаждаемый жидким азотом.

Тепловидение в биологии и медицине. Наиболее яркий ре­зультат применения тепловидения в биологии (это обнаруже­ние и регистрация пространственного распределения темпера­туры коры головного мозга животных - родился фактически новый раздел физиологии - термоэнцефалоскопия). Для изме­рений тепловизор наводят на поверхность черепной коробки, с которой предварительно снимают скальп.

Термоэнцефалоскопия позволила «увидеть» волны, распро­страняющиеся по поверхности коры головного мозга. Один из типов волн - волна распространяющейся депрессии (РД) - воз­никает при инъекции раствора KCI и движется со скоростью 3-5 мм/мин. Оказалось, что волна РД, которую ранее регистри­ровали только в отдельных точках коры с помощью электродов, сопровождается интенсивной тепловой волной. Последняя вид­на как локальное увеличение температуры (до 1 К), длится су­щественно дольше, чем электрическая волна, и вызвана гене­рацией тепла в клетках коры мозга.

К сожалению, тепловые карты мозга человека можно полу­чить только в ходе нейрохирургических операций на открытом мозге, поскольку из-за сильного поглощения ИК-излучения скальп и толстая черепная коробка оказываются непреодоли­мой преградой для сигналов из мозга. Инфракрасное тепловидение тела человека дает информацию о температуре верхних слоев кожи — рогового слоя эпидермиса и некоторых подлежащих слоев общей толщиной около 100 мкм, поскольку, как показано специальными измерениями, электромагнитные волны ИК-диапазона затухают, пройдя в биологических тканях расстояние всего около 100 мкм. Тем­пература этого слоя определяется балансом тепла за счет его отдачи в окружающую среду и притока за счет крови, притека­ющей из теплового ядра организма. Поэтому фактически ИК-тепловидение это способ оценить кожный кровоток в различ­ных участках тела.

Наиболее распространенным применением ИК-тепловидения в медицине является визуализация кровоснабжения нижних конечностей. Если кровоснабжение в них нарушено, то темпе­ратура дистальных участков резко снижена. Регистрируя раз­мер областей со сниженной температурой, можно определить степень выраженности заболевания, а также эффективность терапевтических мероприятий.

Динамическое тепловидение позволяет отследить изменения температуры тела при различных дозированных воздействиях - функциональных пробах. Например, после снятия одежды кожа пациента оказывается в ином температурном режиме, и происходит длительная (15-20 мин) адаптация. Динамика из­мерения температуры тела в этот период служит критерием нор­мального функционирования системы терморегуляции. Плав­ное монотонное изменение температуры - обычная нормальная реакция, отсутствие динамики — свидетельство неблагополу­чия. Таким образом, например, контролируют развитие болез­ни Рейно, при которой нарушается терморегуляция: снижение температуры в комнате вызывает закономерное снижение тем­пературы кожи здоровых испытуемых и не оказывает воздей­ствие на больных этой болезнью. Отсутствие динамики при та­кой пробе характерно и для больных с поврежденной вследствие травмы иннервацией конечности.